内容正文:
《二轮重难题型培优》
数学
题型二 探究几何图形中的不变关系
(2024.10,3分)
课时一 与线段有关的问题
(线段比值、和差、乘积、平方关系)(2024.10)
深研浙江统考方向
变化中的不变问题的解题思路
1.抽象出“变化量中的可能不变量”:先明确题目中什么在变,再猜想可能不变的对象(长度、角度、关系、面积);
2.用“变化量”表示“未知量”:设变化量为参数,用参数表示所有与变化相关的量(线段长度、比值、面积等);
3.通过代数推导或几何性质,锁定不变量:
(1)代数中:建立方程,分离参数,或计算定值(常数项);
(2)几何中:利用图形变化的性质(全等、相似、旋转),证明关系.
4.常用到的方法:
勾股定理、平行线分线段成比例、相似三角形性质、面积法、三角函数、坐标法.
深研浙江统考方向
(2025杭州钱塘区三模)如图,四边形ABCD是正方形,点F在边AD上运动(不与端点重合),连接CF,以CF为对角线作正方形CEFG,连接BG,DE.当点F运动时,下列比值不变的是( )
A. B.
C. D.
例题图
B
延长AD到点H,使DH=AF,连接EH,△FHE和△CDE全等,且△DEH是等腰直角三角形,根据勾股定理转化得=,再由△BCG和△DCE全等,即可得出答案.
深研浙江统考方向
【解析】如解图,延长AD到点H,使DH=AF,连接EH.∵四边形ABCD是正方形,∴AD=CD=CB,AD∥BC,∠BCD=90°,∴∠BCF=∠DFC.∵四边形CEFG是正方形,∴FE=CE=
CG,∠CEF=∠GCE=90°,∠GCF=∠EFC=45°,∴∠BCF-∠GCF=∠DFC-∠EFC,∴∠BCG=∠DFE.∵∠BCD=∠GCE=90°,∴∠BCG+∠GCD=∠GCD+∠DCE,∴∠BCG=∠DCE,∴∠DFE=∠DCE.∵DH=AF,∴DH+DF=AF+DF,∴FH=AD=CD.
例题解图
深研浙江统考方向
在△FHE和△CDE中,,∴△FHE≌
△CDE(SAS), ∴HE=DE, ∠FEH=∠CED,
∴∠FED+∠DEH= ∠FED+∠CEF, ∴∠DEH=
∠CEF=90°,∴ △DEH是等腰直角三角形,∴DH=DE,∴AF=DE,∴=.在△BCG和△DCE中,,
∴ △BCG≌△DCE(SAS),∴BG=DE,∴==,∴当点F运动时,的值不变,始终等于.
例题解图
深研浙江统考方向
(2025杭州滨江区一模)如图,AB,CD是☉O的直径,AB⊥CD,点E为劣弧BD(不含端点)上一点,连接AE,CE,分别交OD,OB于点F,G.若☉O的半径为1,记OF=x,BG=y,则下列代数式的值不变的是( )
A.2x-y
B.-
C.2y-x
D.-
变式1题图
D
深研浙江统考方向
(2025温州龙湾区二模)如图,在 Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB>AC,分别以AB,AC为边向外作正方形ABDE,ACFG.连接EG,过点B作 BH⊥EG于点H,过点A作MN∥BC分别交BD,FG,BH于点M,N,P,则下列比值为定值的是( )
A. B.
C. D.
B
变式2题图
深研浙江统考方向
【解析】在Rt△ABC中,∠BAC=90°,∴∠EAG=∠BAC=90°,∠ABC+∠ACB=90°.∵四边形ABDE和四边形ACFG都是正方形,∴AB=AE,AC=AG,BD∥CE,∠ABD=90°.在△ABC和△AEG中,
,∴△ABC≌△AEG(SAS),∴BC=EG,
∠ACB=∠AGE.
变式2题图
深研浙江统考方向
∵BD∥CE,MN∥BC,∴四边形AMBC是平行四边形, ∴AM=BC=EG. ∵BH⊥EG,∴∠PBA+∠AGE=90°,∴∠PBA+∠ACB=90°. ∵∠ABC+∠ACB=90°,∴∠PBA=∠ABC.∵MN∥BC,∴∠ABC=∠PAB,∴∠PBA=∠PAB,∴PA=PB.∵∠ABD=90°,∴∠PBM+∠PBA=90°,∠PMB+∠PAB=90°,∴∠PBM=∠PMB,∴PB=PM,∴PA=PM,∴AM=2PA,∴EG=2PA,∴=,即的值为定值.
变式2题图
深研浙江统考方向
1.(2025宁波江北区二模)如图,在△ABC中,AB=AC,∠BAC>90°,AD∥BC,∠BDC=90°,记AB=x,AD=y,当BC不变,AB改变的过程中,下列代数式的值不变的是( )
A.x+y
B.xy
C.x2+y2
D.x2-y2
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针对训练
第1题图
C
深研浙江统考方向
2.(2025温州瑞安市二模)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,分别以AC,BC为边作正方形ACDE和正方形BCFG,使点D,F分别落在BC,CA的延长线上,连接GE交AF于点H.求GE的长,只需知道( )
A.CH的长
B.BD的长
C.AF的长
D.AB的长
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第 2题图
D
深研浙江统考方向
3.(2025金华义乌市二模)如图,已知线段AB为半圆O的直径,点C为半圆O上一点,连接AC,BC(AC>BC).在线段AC上取一点D,使得AD=BC,过点D作DE⊥AC交半圆O于点E,连接AE,CE.设tan∠DAE=x,tan∠DEC=y,若∠B的大小保持不变,当直径AB的长度变化时,下列关系式中固定不变的是( )
A.x与y的和
B.x与y的差
C.x与y的积
D.x与y的比值
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6
第3题图
B
深研浙江统考方向
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6
【解析】如解图,连接BE交AC于点F.由条件可知∠ACB=∠ADE=∠CDE=90°,∴BC∥DE,∴∠DEF=∠CBF.∵∠DAE=∠CBF,∴tan∠DAE=tan∠CBF=tan∠DEF=x,即=== x.
∵AD= BC,∴DE=CF,DF=xDE,∴CD=CF+DF=(1+x)DE,∴tan∠DEC===y,∴y-x=1,为定值,∴当∠B的大小保持不变,直径AB的长度变化时,x与y的差固定不变.
第3题解图
深研浙江统考方向
4.(2025温州一模)如图,BD是正方形ABCD的对角线,E为边BC上的动点(不与端点重合),点F在BC的延长线上,且CF=BE,过点F作FG⊥BD于点G,连接AE,EG,则下列比值为定值的是( )
A. B.
C. D.
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6
第4题图
A
深研浙江统考方向
【解析】如解图,连接AG,CG.∵四边形ABCD是正方形,BD是对角线,∴AB=CB,∠ABG=∠CBG=
45°,在△ABG和△CBG中, ,
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第4题解图
∴△ABG≌△CBG(SAS),∴AG=CG,∠AGB= ∠CGB.∵FG⊥BD, ∴∠BGF=90°.又∵∠CBG=45°,∴△GBF是等腰直角三角形,∴GF=GB,∠F=∠CBG=45°,
深研浙江统考方向
在△GCF和△GEB中,,∴△GCF≌
△GEB(SAS),∴CG=EG,∠CGF=∠EGB,∴AG
=CG=EG,∴△GAE是等腰三角形.∵∠AGB=
∠CGB,∠CGF=∠EGB,∴∠AGE=∠AGB+∠EGB=∠CGB+∠CGF=∠BGF=90°,∴△GAE是等腰直角三角形,在Rt△GAE中,由勾股定理,得AE==EG,∴=为定值.
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6
第4题解图
深研浙江统考方向
5.(2025金华婺城区二模)如图,在▱ABCD中,对角线AC,BD交于点O,点E为BC的中点,DE⊥AC于点P,已知 AB=5,BD=x,BC=y.当x,y发生变化时,下列代数式值不变的是( )
A.(x+y)2
B.(x-y)2
C.x2+y2
D.x2-y2
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第5题图
C
深研浙江统考方向
6.(2025杭州上城区二模)如图,点E,F是边长为1的正方形ABCD的边AD,BC上的点,将正方形沿EF折叠,使得点B的对应点B'在边CD上,AB的对应边A'B'交AD于点G,记B'C长为x,AG长为y,当x,y的值发生变化时,下列代数式的值不变的是( )
A.
B.(y+1)(x+1)
C.xy
D.x2+y2
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第6题图
B
深研浙江统考方向
【解析】由正方形的性质可得AD=BC=CD=1,∠D=∠B=∠C=90°,由折叠的性质可得B'F=BF,∠A'B'F=∠B=90°.设CF=m,则B'F=BF=BC-CF=1-m.在Rt△B'FC中,由勾股定理,得B'F2=CF2+B'C2,∴(1-m)2=m2+x2,∴m=,∴CF
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第6题图
=.∵∠DGB'+∠DB'G=∠DB'G+∠CB'F=90°,∴∠DGB'=∠CB'F,∴△DGB'∽△CB'F,
深研浙江统考方向
∴=,∴=,∴DG=.∵AD=AG+DG=1,∴+y=1,∴2x+xy+y=1+x,∴xy+x+y=1,∴(x+1)(y+1)=2,∴当x,y的值发生变化时,(x+1)(y+1)的值不变.
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6
第6题图
深研浙江统考方向
7.(2025温州模拟)如图,点E,F,M,N分别在菱形ABCD的边AB,BC,AD,CD上,连接EF,MN.若AB=5,BE=BF=AM=CN,sin B=xsin∠EFB,记EF+MN=y,当x,y发生变化时,下列代数式的值不变的是( )
A. B.
C.xy D.y-x
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第7题图
A
深研浙江统考方向
∵sin B=xsin∠EFB,∴=x·,∴EF=ax.∵四边形ABCD是菱形,且AB=5,∴AB=CB=AD=CD=5,∠B=∠D,∠BAC=∠DAC.∵BE=BF=a,AB=CB=5,∴==.
【解析】如解图,过点E作EP⊥BF于点P,连接AC, ∴△BEP和△EFP都是直角三角形.设BE=BF=AM=CN=a,在Rt△BEP中,sin B==,在Rt△EFP中,sin∠EFB= .
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第7题解图
深研浙江统考方向
又∵∠EBF=∠ABC,∴△BEF∽△BAC,∴∠BEF=∠BAC.同理可得△DMN∽△DAC,∴∠DMN=∠DAC.∵∠BAC=∠DAC,∴∠BEF=∠DMN.又∵∠B=∠D, ∴△BEF∽△DMN,
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∴=,∴=.∵EF=ax,∴=,∴MN=5x-ax,∴y=EF+MN=ax+5x-ax=5x,∴=5,∴当x,y发生变化时,的值不变,始终等于5.
第7题解图
深研浙江统考方向
2024浙江中考10题
10.如图,在▱ABCD中,AC,BD相交于点O,AC=2,BD=2.过点A作AE⊥BC交BC于点E,记BE长为x,BC长为y.当x,y的值发生变化时,下列代数式的值不变的是( )
A.x+y
B.x-y
C.xy
D.x2+y2
C
第10题图
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